Zintegrowane systemy gospodarki odpadami komunalnymi

Rozdział 8

SKŁADOWISKA ODPADÓW

 

8.1. Stan i kierunki rozwoju

Składowiska są, a także pozostaną w przyszłości nieodłącznym elementem systemów gospodarki odpadami. Zmienia się jednak aktualnie rola i miejsce składowisk w zintegrowanych systemach gospodarki odpadami. Składowiska stają się coraz częściej obiektami zlokalizowanymi na końcu całej drogi postępowania z odpadami, a nie jak dotychczas, a zwłaszcza w Polsce, jedynymi obiektami unieszkodliwiania - wprowadzania surowych odpadów do środowiska.

Rozróżnia się dwa zasadnicze rozwiązania składowisk odpadów:

• Składowisko - reaktory biochemiczne, które produkują możliwe do przewidzenia pod względem ilości i jakości oraz czasu trwania zanieczyszczenia w postaci ciekłej i gazowej.

• Składowisko - ostateczne magazyny, które przyjmują od początku eksploatacji, odpady mające właściwości zbliżone do gruntów naturalnych. Składowane są na nich głównie pozostałości po wcześniejszych procesach przerobu i unieszkodliwiania, np. po spalaniu, zestalaniu, kompostowaniu.

Celem, do którego się zmierza, jest unikanie budowy nowych składowisk - reaktorów i zdecydowane dążenie do realizacji wyłącznie składowisk ostatecznych magazynów, a więc obiektów nieuciążliwych dla środowiska. Na takich założeniach oparte są obecne regulacje prawne wprowadzane w krajach UE. Strategiczna Dyrektywa UE nr 91/156/CE z marca 1991 r. wprowadza obowiązek składowania od 2002 roku tylko odpady przetworzone, tj. pozostałości z innych, intensywnych metod unieszkodliwiania i przerobu. Uregulowania prawne w zakresie gospodarki odpadami w poszczególnych krajach UE są konsekwencją Dyrektyw UE. W lutym 1993 r. Bundesrat zatwierdził ,,TA Siedlungsabfall" - Instrukcja Techniczna Odpadów Osiedlowych, która m.in. ustala:

• Po 2005 roku wolno będzie wywozić na składowiska wyłącznie takie odpady, które nie podlegają żadnym reakcjom fizycznym czy chemicznym, chodzi o wyeliminowanie wszelkich zagrożeń środowiska powstających dotychczas na składowiskach.

• Podział składowisk na trzy klasy:

• 1 klasa - składowisko odpadów obojętnych (inertnych) - mineralnych,

• 2 klasa - składowisko odpadów niegroźnych (uciążliwych) - komunalnych,

• 3 klasa - składowisko odpadów specjalnych - niebezpiecznych.

• Oznacza to w Niemczech obciążenie władz terenowych obowiązkiem zainwestowania w budowę nowych kompostowni ok. 3 mld DEM, spalarni - ok. 10 mld DEM oraz kosztów eksploatacyjnych - 3-4 mld DEM rocznie.

• We Francji już w 1992 r. wprowadzono zarządzenie zezwalające na składowanie tylko odpadów obojętnych dla środowiska - przetworzonych. Z tego powodu zamyka się obecnie 6700 składowisk odpadów, a kwotę 115 mld FRF przeznacza się na budowę i modernizację 160 spalarni.

• W Holandii podjęto decyzje, aby do roku 2000 ilość składowanych odpadów nie przekroczyła 40% wytwarzanych rocznie.

W fazie końcowych uzgodnień znajduje się projekt Dyrektywy UE w sprawie składowania odpadów COM/97/105. Dyrektywa prezentuje nowe podejście do probelmatyki składowisk, stanowiąc integralną część przygotowywanego przez UE pakietu Europejskiej Instrukcji Technicznej w zakresie odpadów, wymuszając podejmowanie rozwiązań bardziej zaawansowanych technologicznie. Nowe elementy Dyrektywy:

• Podział składowisk na trzy klasy został zaakceptowany z niemieckiej Instrukcji Technicznej

• Podłoże i skarpy boczne powinny być zbudowane z warstw mineralnych o granicznym współczynniku filtracji dla poszczególnych klas składowisk:

• 1 klasa - 1 x 10-7 m/s przy 1 m grubości warstwy,

• 2 klasa - 1 x 10-9 m/s przy 1 m grubości warstwy,

• 3 klasa - 1 x 10-9 m/s przy 5 m grubości warstwy.

• Gdy naturalna bariera geologiczna nie spełnia tych wymagań należy ją uzupełnić barierą naturalną, a grubość dodatkowej warstwy gruntu mineralnego nie powinna być mniejsza niż 0,5 m.

• Dla składowisk klasy 2 i 3 obowiązkowe jest ponadto zastosowanie geomembrany z warstwą drenażową odcieków o grubości 0,5 m.

• Decyzje odnośnie uszczelnienia powierzchni składowisk pozostawia się stosownym władzom. Zaleca się jednak uszczelnienie gruntem mineralnym (trudno przepuszczalnym) na nim warstwa drenażowa grubości 0,5 m oraz warstwa ziemi uprawnej ponad 1 m. Dla składowisk odpadów niebezpiecznych wymaga się dodatkowo użycia geomembrany jako drugiej warstwy uszczelniającej, a dla składowisk odpadów komunalnych warstwy drenażu gazowego pod uszczelnieniem mineralnym.

• Wprowadza się obowiązek stopniowego zmniejszania ilości składowanych odpadów biologicznie rozkładalnych:

• w 2002 r. - ograniczenie do 75% ich masy z roku 1993,

• w 2005 r. - ograniczenie do 50%,

• w 2010 r. - ograniczenie do 25%.

• Przed składowaniem odpady muszą być poddane uprzedniej obróbce. Pod pojęciem obróbki rozumiane są procesy fizyczne, chemiczne lub biologiczne, które zmieniają charakterystyki odpadów w celu zredukowania ich objętości lub niebezpiecznego charakteru, ułatwiają manipulację z nimi lub powiększają możliwości ich zużytkowania. Akceptuje się między innymi zestalanie i stabilizację odpadów przed składowaniem.

• Zabrania się wspólnego składowania odpadów komunalnych, przemysłowych i niebezpiecznych. Obowiązuje także zakaz składowania na składowiskach wszystkich klas odpadów ciekłych, wybuchowych, utleniających się, palnych, zakaźnych oraz zużytych opon.

• Dla składowisk przyjmujących odpady rozkładalne biologiczne wprowadza się obowiązek ujęcia i wykorzystania biogazu oraz instalacji przejmowania odcieków.

• Ustala się minimalne odległości granic składowisk od terenów mieszkalnych na 500 m dla składowisk odpadów komunalnych oraz 2 km dla składowisk odpadów niebezpiecznych.

• Składowisko musi podlegać stałej kontroli i monitoringowi w zakresie:

• warunków meteorologicznych,

• ilości i składu fizykochemicznego odcieków, wód powierzchniowych oraz gazu,

• oddziaływania na wody podziemne (poziom oraz skład fizykochemiczny),

• zmiany topograficzne bryły składowiska.

• Określa się generalne zasady i procedury akceptacji odpadów do deponowania na poszczególnych typach składowisk.

• Koszty składowania odpadów powinny uwzględniać wszystkie składniki: budowę, eksploatację, monitoring, zamknięcie i rekultywację oraz nadzór po zamknięciu przez okres min. 50 lat.

Rysunek 9.
Przesłony izolacyjne podłoża i przykrycia składowisk kl. II - odpadów komunalnych wg niemieckich wymagań "TA Siedlungsabfal" z 1993 r.

 

8.2. Składowiska - reaktory

8.2.1. Zasady lokalizacji

Składowiska powinny być lokalizowane na terenach o naturalnie trudno przepuszczalnym podłożu. Większość składowisk w Polsce lokalizuje się nieprawidłowo przeważnie w wyrobiskach po eksploatacji piasku i żwiru o podłożu łatwo przepuszczalnym. Niemieckie wytyczne określają to jako "bariera geologiczna", która oznacza naturalne, dostępne podłoże, aż do dolnej warstwy podłoża składowiska oraz w okolicy składowiska, które, dzięki swym właściwościom i rozmiarom, zapobiega rozprzestrzenianiu się substancji szkodliwych.

8.2.2. Uszczelnienie techniczne podłoża składowisk

Uszczelnienie techniczne podłoża składowisk odpadów komunalnych we wszystkich krajach europejskich wykonywane jest w systemie kombinowanym - dwuwarstwowo:

• geomembrana z HDPE o grubości z reguły 2 mm (Niemcy 2,5 mm),

• uszczelnienie mineralne o grubości 60 do 100 mm, odpowiednio przygotowane i układane warstwowo o współczynniku filtracji 1 x 10-9 m/s.

Konieczność podwójnego uszczelnienia wynika z założenia, że uszczelnienie materiałami sztucznymi nie daje gwarancji absolutnej szczelności "na zawsze".

Geomembrany powinny być chronione przed mechanicznymi obciążeniami z warstwy drenażowej. Uzyskuje się to dzięki geowłókninie ochronnej o grubości od kilku milimetrów do 1 cm w zależności od wysokości składowanych odpadów - odciążenia podłoża.

W Polsce uszczelnianie składowisk opiera się na Instrukcji nr 337 ITB z 1995 r. pt. "Projektowanie przesłon izolacyjnych na składowiskach odpadów komunalnych".

Tabela. Oznaczanie systemów przesłon

Oznaczenie	System przesłony
1	POJEDYNCZA - mineralna
2	POJEDYNCZA ZŁOŻONA - syntetyczna + mineralna
3	PODWÓJNA - syntetyczna oddzielona drenażem od mineralnej
4	PODWÓJNA ZŁOŻONA - dwie (syntetyczna + mineralna) oddzielone drenażami

Tabela. Dobór przesłon w zależności od warunków geologicznych i wielkości składowiska

Warunki geologiczne	Wielkość składowiska
		MAŁE do 2 ha powierzchni 100 tys. m^3 pojemności	ŚREDNIE do 10 ha powierzchni 800 tys. m^3 pojemności	DUŻE powyżej 10 ha powierzchni 800 tys. m^3 pojemności
BARDZO DOGODNE I DOGODNE	1	1-2	1-2
MAŁO DOGODNE	2	2	2-3
NIEDOGODNE	2	2-3	3-4

Uszczelnienie mineralne może być uzupełnione lub zastąpione geosyntetycznymi wykładzinami bentonitowymi. W kraju są dostępne trzy wykładziny bentonitowe: BENTOMAT, BENTIZOL oraz BENTOFIX.

BENTOMAT firmy WIBEX (złoty medal na POLEKO'96) jest prefabrykowanym uszczelnieniem mineralnym i składa się z trzech komponentów:

• wierzchniej tkaniny polipropylenowej,

• naturalnego bentonitu sodowego w postaci granulatu w ilości 5000 g/m³ wytwarzanego przez VULCLAY Ltd. Wielka Brytania,

• warstwy nośnej i mechanicznie wzmocnionej włókniny polipropylenowej.

Poprzez pełnopłaszczyznowe przeszycie tych warstw otrzymuje się jednorodny produkt o bardzo dobrych parametrach fizykomechanicznych.

Charakterystyka techniczna BENTOMATU:

• grubość 0,65 cm

• wymiary rulonów: 3,5 x 40 m; 4,5 x 40 m

• masa rulonu ok. 980 kg; ok. 1260 kg

• powierzchnia rulonu 140 m²; 180 m²

• współczynnik filtracji 1 x 10-11 m/s.

Sąsiadujące ze sobą pasma bentonitu układa się na zakładkę i przesypuje granulatem bentonitowym. Nawodniony bentonit rozszerza się min. 16 razy w stosunku do stanu suchego, wypełniając ewentualne uszkodzenia i puste przestrzenie (samouszczelnienie przesłony).

Porównanie przepuszczalności hydraulicznej
Ilość cieczy infiltrującej przez wykładziny wynika z zasady przepływu cieczy w gruntach, określonej prawem Darey'ego:

Q = k ˇ i ˇ A

gdzie:
Q - wydatek przepływu
k - współczynnik filtracji
i - spadek hydrauliczny: (wysokość słupa cieczy + grubość uszczelnienia)/grubość uszczelnienia
A - powierzchnia uszczelnienia

Przeciek przez BENTOMAT
Typowa grubość zhydratyzowanego bentomatu wynosi 10 mm.

k = 1 x 10^{- 9} cm/s = 8,64 ˇ 10^-7 m/dobę
i = (0,3 + 0,01)/0,01 = 31
A = 1 ha = 10000 m²

Q = 8,64 ˇ 10^-7 ˇ 31 ˇ 10000 = 0,27 m³/ha/dobę

Przeciek przez uszczelnienie mineralne
Średnia grubość uszczelnienia mineralnego wynosi 0,75 m.

k = 1 x 10^-7 cm/s = 8,64 ˇ 10^-5 m/dobę
i = (0,3 + 0,75)/0,75 = 1,40
A = 1 ha = 10000 m²

Q = 8,64 ˇ 10^-5 ˇ 1,40 ˇ 10000 = 1,20 m³/ha/dobę

Według Instrukcji nr 337 ITB maty bentonitowe odpowiadają skuteczności działania tradycyjnej mineralnej warstwie uszczelniającej o miąższości ok. 0,75 m.

8.2.3. Uszczelnienie powierzchni składowiska

Uszczelnienie powierzchni składowiska jest równie ważne jak uszczelnienie podłoża. Celem uszczelnienia powierzchni jest:

• odcięcie dopływu wód opadowych do złoża odpadów po zakończeniu eksploatacji, a tym samym wyeliminowanie dopływu odcieków,

• stworzenie warunków dla ujęcia i kontrolowanego odprowadzenia biogazu ze złoża odpadów.

Do uszczelnienia powierzchni składowiska stosuje się te same materiały jak do uszczelnienia podłoża - geomembranę HDPE i geowłókninę ochronną. Powyżej układa się warstwę odwadniającą wykonaną ze żwiru o współczynniku filtracji 1 x 10^{- 3} m/s lub za pośrednictwem mat drenażu powierzchniowego typu SECUDRAN.

8.2.4. Gospodarka odciekami

Wody opadowe infiltrując przez złoże odpadów tworzą odcieki o silnym ładunku zanieczyszczeń. Odcieki zawierają głównie związki azotu i fosforu, stąd ich charakterystyczną cechą jest duże zapotrzebowanie biologiczne i chemiczne tlenu. Stężenie odcieków zależy od rodzaju odpadów, ich podatności na rozpuszczanie, chemiczny i biologiczny rozkład oraz ilość przepływającej przez nie wody.

Ilość odcieków określa się w uproszczeniu następującym wzorem

Q = N - O_p - P [mm/m²]

gdzie:
Q - ilość odcieków,
N - przeciętny roczny opad na jednostkę powierzchni składowiska,
O_p- spływ powierzchniowy na jednostkę powierzchni składowiska,
P - wielkość ewapotranspiracji (parowania) na jednostkę powierzchni składowiska.

Przyjmuje się, że ilość odcieków stanowi 20-50% wielkości opadu średniorocznego, dolne wartości odnoszą się do składowisk wyposażonych w kompaktory, górne w spycharki gąsienicowe.

Tabela. Stopień koncentracji odcieków ze składowisk odpadów komunalnych w porównaniu z wartościami dopuszczalnymi

Lp.	Wskaźnik	j.m.	Odcieki średnio	Wartości dopuszczalne w ściekach wprowadzonych
								do kanalizacji miejskiej	do wód i do ziemi
1	Odczyn wód	pH	3,9 - 9,0	6,5 - 9,0	6,5 - 9,0
2	BZT5	mg O2/dm^3	1500	700	30
3	ChZT	mg O2/dm^3	5000	1000	150
4	Chlorki	mg Cl/dm^3	2000	400	1000
5	Siarczany	mg SO4/dm^3	300	300	500
6	Azot amonowy	mg N/dm^3		6	6
7	Zawiesiny ogólne	mg/dm^3			50

Źródło: Lemański J., Gospodarka odpadami na wysypiskach. Arka Konsorcjium 1993 [10]

Odcieki ze składowisk odpadów charakteryzują się w porównaniu ze ściekami komunalnymi wysoką koncentracją składników organicznych i nieorganicznych. Stopień koncentracji waha się jednak mocno w zależności od rodzaju i składu odpadów, od wieku składowiska oraz od metody zakładania składowiska. Wody gruntowe i wody powierzchniowe należy chronić przed dostępem wód odciekowych i stale nadzorować pod kątem wystąpienia możliwych zanieczyszczeń.

Odcieki na składowisku przechwytywane są przez system drenażu. Przeważnie drenaż wykonywany jest z rur drenażowych o średnicy 30 cm wykonanych z HDPE, ułożonych w warstwie filtracyjnej z gruboziarnistego żwiru 8/32 mm - 16/32 mm. Warstwa drenażowa chroniona jest zazwyczaj geowłókniną filtracyjną zatrzymującą ziarniste zanieczyszczenia wytrącane ze złoża odpadów.

Ujmowane drenażem odcieki za pośrednictwem studzienek zbiorczych zbiornika bezodpływowego mogą być kierowane do miejskiej oczyszczalni ścieków, do lokalnej oczyszczalni lub recyrkulacją na złoże odpadów. Recyrkulacja odcieków na złoże odpadów intensyfikuje procesy rozkładu substancji organicznej odpadów w warunkach beztlenowych i przyspiesza wdrażanie stabilnej fazy metanogennej. W Finlandii i Szwecji dużą wagę przywiązuje się do oczyszczania odcieków w warunkach naturalnych.

8.2.5. Odwodnienie powierzchni składowiska

Oprócz odpowiedniego ukształtowania powierzchni składowiska zapewniającego spływ powierzchniowy wód opadowych, niżej warstwy rekultywacyjnej nad geomembraną uszczelniającą układa się warstwę odwadniającą ze żwiru o wysokim współczynniku filtracji lub maty drenażu powierzchniowego typu SECUDRAN.

8.2.6. Gospodarka gazowa składowisk

Mechanizm rozkładu beztlenowego stałych organicznych odpadów komunalnych w złożu składowiska jest złożonym dynamicznym procesem biochemicznym niedostatecznie jeszcze rozpoznanym. Wiadomo, że głównymi czynnikami wpływającymi na produkcję gazu jest zawartość substancji organicznych w odpadach, podatność ich na rozkład, wilgotność i temperaturę w złożu.

W wyniku zachodzących w złożu składowiska procesów rozkładu substancji organicznych w warunkach głównie beztlenowych powstaje biogaz. Jego zawartość podano w tabeli poniżej.

Tabela. Przeciętny skład biogazu ze składowisk komunalnych

Lp.	Składnik	Wzór chemiczny	Ciężar jednostkowy g/m^3	Udział w objętości całkowitej w %	Średnia produkcja godzinowa g/godz.
1	Metan	CH4	370	52	5709,1
2	Dwutlenek węgla	CO2	860	44	13269,8
3	Tlenek węgla	CO	19	1,5	21,6
4	Wodór	H2	1,4	1,5	21,6
5	Siarkowodór	H2S	0,15	0,01	2,3
6	Amoniak	NH3	0,08	0,01	1,2

Źródło: Szpad R., Prognozowanie produkcji biogazu z odpadów [21]

Ilość wytwarzanego biogazu na składowiskach po pięciu początkowych latach rozkładu szacuje się na 15-20 m³/tonę rok oraz 4-8 m³/tonę rok podczas dalszych 5-30 lat. Powszechnie uważa się, że możliwy do osiągnięcia stopień odzyskania gazu ze składowisk wynosi maksymalnie 40-45% produkcji.

Biogaz ze składowisk stanowi poważne źródło zagrożenia środowiska poprzez:

• wybuchowość przy zawartości 5-15% metanu w powietrzu,

• złowonny charakter mieszaniny - siarkowodoru,

• utrudnianie (eliminację) rozwoju roślinności na rekultywowanym składowisku poprzez wypieranie tlenu z systemu korzeniowego.

W dotychczasowej praktyce budowy i eksploatacji składowisk powstający w złożu gaz migrował z większą lub mniejszą swobodą do atmosfery. Wprowadzenie zagęszczania odpadów za pomocą kompaktorów oraz izolacja złoża odpadów również na jego powierzchni powoduje konieczność budowy instalacji odgazowujących.

Rysunek 10.
Schemat beztlenowego procesu rozkładu frakcji organicznej odpadów komunalnych

Przy małych składowiskach stosuje się odgazowanie bierne za pomocą np. okien odgazowujących - wycinki w uszczelnionej powierzchni składowiska, wypełnione żwirem gruboziarnistym.

Przy dużych składowiskach stosuje się odgazowanie aktywne, które może być wykonywane w trakcie eksploatacji lub po zakończeniu eksploatacji w postaci studni odgazowujących lub sond wbijanych lub wkręcanych.

Pionowe przewody odgazowujące mogą być zakończone kominkiem wentylacyjnym lub palnikiem. W sytuacji wykorzystywania gazu, buduje się sieć gazową z elastycznych przewodów, studzienkę zbiorczą, zbiornik odwadniający oraz stację wentylatorów umożliwiającą wymuszone - podciśnieniowe ujmowanie gazu.

Rysunek 11.
Wpływ recyrkulacji odcieków na produkcję gazu w złożu składowiska

Dla dezodoracji gazu przed odprowadzeniem do atmosfery wykonuje się biofiltry - złoże z żużla i kompostu utrzymującego wilgotność na poziomie ok. 40%. Najnowsze przepisy niemieckie wymagają spalania gazu w temperaturze min. 1200^oC przy czasie przepływu przez pochodnie min. 0,3 s.

Wykorzystanie energetyczne gazu następuje głównie poprzez spalanie w silnikach gazowych zblokowanych z generatorami prądu elektrycznego. Wartość opałowa gazu surowego po wstępnym oczyszczeniu - odwodnienie i odsiarczenie - wynosi średnio 16 MJ/m³. Otrzymanie gazu o wysokiej wartości opałowej 40 MJ/m³ i składzie odpowiadającym gazowi ziemnemu wymaga poddania go procesowi oddzielania CO₂.

Zaznaczyć jednak należy, że ujmowanie biogazu i jego wykorzystanie jest uzasadnione tylko w przypadku składowisk o dużej chłonności i eksploatowanych ponad 10 lat. Według Dyrektywy UE 91/156/CEE obowiązek ten dotyczy składowisk biologicznie aktywnych przyjmujących powyżej 10000 ton odpadów rocznie.

8.2.7 Budowa i eksploatacja składowisk

Składowiska odpadów komunalnych są zaliczane do obiektów mogących pogorszyć stan środowiska w związku z powyższym ich realizacja na etapie Warunków technicznych zabudowy i zagospodarowania terenu oraz na etapie Projektu budowlanego - wykonawczego wymaga opracowania Oceny oddziaływania na środowisko. Wymagane jest również opracowanie Instrukcji eksploatacji składowiska.

Najistotniejsze elementy minimalizujące negatywny wpływ na środowisko:

• Składowania odpadów należy dokonywać w kwaterach otoczonych wałem osłonowym i uzbrojonych w izolację podłoża, instalacje przechwytywania odcieków i odgazowanie złoża. Wielkość kwatery powinna umożliwić składowanie odpadów w okresie nie dłuższym niż 5-6 lat.

• Ogrodzenie terenu siatką drucianą o wysokości 2,0 m z nabudową z 5-8 rzędów drutu kolczastego, ogrodzenie spełnia dodatkową funkcję - przechwytywania lekkich części odpadów unoszonych wiatrem.

• Pas zieleni izolacyjnej niskiej i wysokiej obsadzonej wewnątrz ogrodzenia na zewnętrznym stoku wału osłonowego o łagodnym nachyleniu 1:3.

• Stanowisko kontroli i ewidencji ilości i rodzaju przyjmowanych odpadów z wagą samochodową.

• Brodzik dezynfekcyjny dla wszystkich pojazdów opuszczających składowisko.

• Podstawowy sprzęt technologiczny - kompaktor spełniający równocześnie trzy funkcje: plantowanie, zagęszczanie i rozdrabnianie odpadów.

• Składowanie odpadów na działkach roboczych o powierzchni ograniczającej do minimum powierzchnie czynną nie izolowaną.

• Na działkach roboczych plantować i zagęszczać odpady sukcesywnie cienkimi warstwami 30-50 cm.

• Po wypełnieniu działki zagęszczonymi odpadami przykrywać ją warstwą materiału izolacyjnego grubości ok. 15 cm.

• Monitoring zanieczyszczeń - polega na poborze prób i przeprowadzaniu analiz wody z otworów piezometrycznych umieszczonych na kierunku spływu wód gruntowych przed i za składowiskiem, jak również na poborze i przeprowadzaniu analiz powietrza atmosferycznego.

• W otoczeniu składowiska występuje strefa uciążliwości - bezpośrednich znaczących oddziaływań, której zasięg jest uzależniony od wielkości składowiska, kierunku wiatrów oraz od właściwego urządzenia i eksploatacji. W strefie tej następuje opadanie pyłów i mikroorganizmów emitowanych z powierzchni składowiska, podwyższone stężenie metanu, a także intensywność odorów i zanieczyszczeń mikrobiologicznych w stosunku do wartości dopuszczalnych lub zalecanych.

Do obliczania powierzchni składowiska stosuje się następujący wzór:

gdzie:
P - powierzchnia składowiska (ha)
N - nagromadzenie odpadów (m³/rok) - średnia dla roku środkowego przewidywanego okresu użytkowania składowiska
T - okres obliczeniowy w latach
H - wysokość nasypowa składowiska (m)
K_c - współczynnik zapotrzebowania powierzchni całkowitej, który uwzględnia:
- zagospodarowanie terenu,
- kąt usypania odpadów,
- pas zieleni izolacyjnej,
- drogi dojazdowe i zaplecze techniczne.

Rysunek 12.
Systemy składowania i zagęszczania odpadów na działkach roboczych (grubość warstwy zagęszczonej 30 cm, pochylenie skarpy 1:3)

Współczynnik ten, w zależności od wielkości składowiska i czasookresu jego eksploatacji wynosi K_c = 1,5-2,0

K_z - współczynnik zagęszczania odpadów

Współczynnik ten zależy od rodzaju sprzętu technologicznego pracującego na składowisku oraz od początkowej gęstości odpadów. Orientacyjnie dla odpadów o gęstości 250 kg/m³ przyjmuje się:

K_z - do 1,5 w procesie naturalnego osiadania,
K_z - do 2,5 przy zagęszczaniu spycharkami gąsienicowymi,
K _z - do 3,5 przy zagęszczaniu kompaktorem.

Rysunek 13.
Kompletny system uszczelnień oferowany przez firmę ROTANES NAUE z Warszawy

 

8.3. Składowiska - ostateczne magazyny

Na składowiskach tego typu mogą być składowane wyłącznie odpady przekształcane do postaci naturalnych minerałów i surowców, występujących w środowisku. Daje to gwarancje, że składowisko nie będzie produkować uciążliwych odcieków ani gazów zanieczyszczających środowisko.

Odpady deponowane na składowisku nie mogą reagować ze sobą ani z elementami środowiska, tj. z powietrzem i wodą. Niedopuszczalne jest także składowanie odpadów organicznych podlegających biologicznemu rozkładowi, a substancje nieorganiczne nie mogą być rozpuszczalne w wodzie. Decydujące znaczenie przy ocenie migracji zanieczyszczeń z tego typu składowisk do środowiska może mieć test wymywalności składników rozpuszczalnych z odpadów, gdyż tylko takie zagrożenie praktycznie występuje.

Koncepcja składowisk - ostatecznych magazynów stawia wysokie wymagania jakościowe odpadom przeznaczonym do składowania. Praktycznie do składowania na nich nadają się:

• pozostałości po przerobie odpadów, tj. głównie popioły i żużle, dodatkowo zestalone materiałami wiążącymi,

• odpady nieorganiczne, zestalone fizycznie i chemicznie poprzez wiązanie cementem z dodatkiem szkła wodnego, wysokotemperaturowe spalanie połączone ze stapianiem pozostałości po spaleniu,

• nieaktywne chemicznie i biologicznie, nieorganiczne odpady surowe, nienadające się do wtórnego wykorzystania w gospodarce.

Realizacja składowisk - ostatecznych magazynów wymaga budowy wielu zakładów przerobu i unieszkodliwiania odpadów - spalarni, kompostowni, stacji detoksykacji, stacji zestalania.

Rysunek 14.
Przekrój ideowy składowiska odpadów w pryzmach energetycznych wg technologii SVECO

 

8.4. Składowiska w systemie pryzm energetycznych

8.4.1. Zasada pracy

Technologia unieszkodliwiania odpadów komunalnych w pryzmach energetycznych autorstwa firmy SWECO ze Sztokholmu polega na przyspieszonym z ok. 25 do 5 lat w stosunku do składowiska standardowego beztlenowym rozkładzie odpadów. Przy czym w okresie 5-letnim pozyskuje się metan o wydajności ok. 10-krotnie większej niż w przypadku składowisk tradycyjnych. Badania prowadzone na instalacji pilotowej w Hagby (Szwecja) wykazały, że energia uzyskana z 1 tony odpadów wyniosła rocznie ok. 800 kWh. 35-50% masy odpadów zostaje odzyskane w postaci gazu, natomiast reszta po przesianiu stanowić będzie kompost i balast, który można unieszkodliwiać poprzez spalanie bądź składowanie.

8.4.2. Opis procesu

1. Dostarczone odpady komunalne nie muszą być poprzedzone zbiórką selektywną na terenie miasta i nie podlegają sortowaniu, a tylko rozdrabnianiu i ewentualnym mieszaniu z osadami ściekowymi.

2. Odpady formowane są w pryzmy o wymiarach np. 70 x 35 i wysokości 6-8 m poprzez plantowanie i zagęszczanie podobnie jak na tradycyjnym składowisku za pomocą spycharki gąsienicowej, nie zaleca się zagęszczania kompaktorem - gęstość odpadów zagęszczonych nie powinna przekroczyć 600-800 kg/m³. Przeważnie pojemność 1 pryzmy odpowiada 6-miesięcznej ilości dostarczanych odpadów.

3. Podłoże pryzmy uszczelnione, podobnie jak składowisko materiałem izolacyjnym o bardzo niskiej przepuszczalności k Ť 10- 9 m/s na zagęszczonym gruncie naturalnym, ukształtowane ze spadkiem w kierunku centralnym.

4. Instalacja drenażu grawitacyjnego przechwytującego odcieki, które są podgrzewane i zawracane do wnętrza pryzmy dla wspomagania i przyspieszenia procesów rozkładu biochemicznego odpadów.

5. Po zapełnieniu pryzma przykrywana jest warstwą izolacyjną, torfem i ziemią celem zachowania w jej wnętrzu optymalnych dla przebiegu procesu warunków: wilgotność 60-70%, temperatura powyżej 35^o, a początkowo 55^o, ograniczenie dostępu tlenu.

6. Układ odgazowania odbywa się poprzez studnie gazowe ok. 60 na pryzmę, izolowanych węży gazowych, kolektora gazowego i stację pomp. Ilość wydobywania gazu z pryzmy ok. 200 m³/godz. Pozyskiwany biogaz jest wykorzystywany do wytwarzania energii elektrycznej.

7. Wewnątrz pryzmy utrzymuje się podciśnienie na poziomie 35-50 mm słupa wody. Zapobiega to wydobywaniu się gazów fermentacyjnych na zewnątrz, ograniczając w ten sposób uciążliwość obiektu dla otoczenia.

8.4.3. Ocena technologii

Zaletą tego systemu jest wielokrotne wykorzystywanie (co 5 lat) powierzchni eksploatacyjnej oraz pozyskiwanie i wykorzystywanie energii zawartej w odpadach w postaci biogazu.

Wada - brak sprawdzenia eksploatacyjnego przyjętych założeń oraz wątpliwość o jakości i przydatności kompostu z rozbiórki pryzm przetwarzających w zasadzie całość zmieszanych odpadów łącznie z odpadami problemowymi i nierozkładalnymi.

8.4.4. Przykłady wdrożeń

Według technologii SWECO zostały wybudowane składowiska w Braniewie i Grudziądzu i podobne w Elblągu wg projektu EKOBUD - Bydgoszcz.

1. Składowisko w Grudziądzu oddane do eksploatacji w październiku 1996 r.

• powierzchnia ogólna 12,2 ha, w tym 2,55 ha zajmować będzie 10 pryzm energetycznych, 3,5 ha składowisko balastu,

• pojemność jednej pryzmy 17 000 m³, wymiary pryzmy - 70 x 35 przy wysokości 8 m,

• pierwszy gaz otrzymywany jest w okresie 5-8 miesięcy od zamknięcia pryzmy,

• ogółem założono uzysk z 10 pryzm w jednym cyklu 4,5 mln m³ gazu o wartości energetycznej 22,5 tys. MW,

• przewiduje się zagospodarowanie 100 ton odpadów na dobę, tj. ok. 30000 ton/rok,

• koszt I etapu inwestycji wyniósł 8,8 mln PLN, z tego 3,5 mln środki własne, pozostałe otrzymano w formie dotacji, pożyczek i kredytów,

• użytkownik - Przedsiębiorstwo Usług Miejskich w Grudziądzu.

2. Składowisko w Braniewie oddano do eksploatacji w czerwcu 1995 r.

• powierzchnia ogólna 5,0 ha, w tym 2,5 ha pod składowanie odpadów w pryzmach,

• pojemność jednej pryzmy ok. 10 000 m³, wymiary pryzmy 25 x 50 m przy wysokości 3-5 m,

• uformowano i zamknięto dwie pryzmy na nowym składowisku,

• rodzaj przerobionych odpadów - 20 tys. m³/rok - komunalne, 8 tys. m³/rok - przemysłowe, w tym osady z oczyszczalni ścieków,

• docelowo planuje się uzyskanie mocy z biogazu, jaką dałoby spalenie 1100 ton węgla/rok,

• koszt jednostkowy energii z biogazu jest w Braniewie o 50% mniejszy niż z węgla,

• koszt inwestycji 2,0 mln PLN, w tym 787,7 tys. środki własne gminy,

• użytkownik - Miejskie Przedsiębiorstwo Energetyki Cieplnej w Braniewie.

 

---